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备考2024届高考物理一轮复习分层练习第四章曲线运动实验六探究向心力--第1页
实验六探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系
1.某同学利用如图所示的向心力演示器定量探究匀速圆周运动所需向
心力大小F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关系.
（1）为了单独探究向心力大小跟小球质量的关系，必须用控制变
量法.
（2）转动手柄可以使长槽和短槽分别随变速塔轮匀速转动，槽内的球随之做匀速圆周运
动.这时我们可以看到弹簧测力套筒上露出标尺，通过标尺上露出的红白相间等分格数，即
可求得两个球所需的向心力大小之比.
（3）该同学通过实验得到如下表的数据：
－1
次数球的质量m/g转动半径r/cm转速n/（r·s）向心力大小F/红格数
114.015.0012
228.015.0014
314.015.0028
414.030.0014
根据以上数据，可归纳概括出向心力大小F跟小球质量m、转速n和运动半径r之间的关
系是向心力大小F跟小球质量m成正比，跟转速n的平方成正比，跟运动半径r成正比
（或向心力大小F跟小球质量m、转速n的平方、运动半径r的乘积成正比）（文字表
述）.
（4）实验中遇到的问题有难以保证小球做匀速圆周运动，转速难按比例调节或露出格子
数（或力的读数）不稳定，难定量化（写出一点即可）.
2.[实验装置创新/2024重庆八中校考]某物理兴趣小组利用传感器
探究向心力大小与半径、角速度的关系，实验装置如图甲所示.装
置中水平直槽能随竖直转轴一起转动，将滑块套在水平直槽上，
用细线将滑块与固定的力传感器连接.当滑块随水平直槽一起匀速
转动时，细线的拉力大小可以通过力传感器测得，滑块转动的角速度可以通过角速度传感
器测得.
备考2024届高考物理一轮复习分层练习第四章曲线运动实验六探究向心力--第1页
备考2024届高考物理一轮复习分层练习第四章曲线运动实验六探究向心力--第2页
（1）使相同滑块分别以半径r为0.14m、0.12m、0.10m、0.08m、0.06m做匀速圆周运动，
在同一坐标系中分别得到图乙中①、②、③、④、⑤五条F－ω图线，则图线①对应的半
径为0.14m，各图线不过坐标原点的原因是受到摩擦力作用.
（2）对5条F－ω图线进行比较分析，欲探究ω一定时，F与r的关系.请你简要说明方
法：在F－ω图像中找到同一个ω对应的向心力，根据5组向心力F与半径r的数据，
在F－r坐标系中描点作图，即可根据F－r图像探究F与r的关系.
解析（1）由受力分析可知，摩擦力及细线的弹力的合力提供滑块做匀速圆周运动的向心
2
力，即F＋f＝mωr，根据二次函数的知识可以判断mr越大，抛物线开口越小，所以图线
①对应的半径为0.14m.由以上分析可知，各图线不过原点的原因为滑块受到摩擦力作用.
（2）探究F与r的关系时，要先控制m
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